專利名稱:機(jī)械卡盤及刻蝕機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù),特別涉及一種機(jī)械卡盤及刻蝕機(jī)。
背景技術(shù):
在集成電路制造、LED制造等半導(dǎo)體工藝制程中,如刻蝕、濺射和化學(xué)氣相沉積等工藝,都依靠機(jī)械卡盤來固定和支撐晶片。機(jī)械卡盤除了固定支撐晶片,防止其在工藝過程中發(fā)生移位及振動之外,對晶片的溫度控制也是機(jī)械卡盤的一個(gè)重要功能。機(jī)械卡盤安裝在工藝腔室中,以確保晶片的表面不受污染。圖1為現(xiàn)有的機(jī)械卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,現(xiàn)有機(jī)械卡盤包括托盤101、 卡盤102和壓環(huán)108,其中,托盤101和卡盤102之間設(shè)置有流體腔109,壓環(huán)108位于托盤 101的上部并沿其圓周設(shè)置,托盤101可通過設(shè)置于其圓周的墊片106承托晶片107以使托盤101和晶片107之間形成微小空隙111,且晶片107可由壓環(huán)108穩(wěn)固在托盤101,卡盤 102上設(shè)置有至少一個(gè)與微小空隙111相連通的傳導(dǎo)孔112 ;且卡盤102上設(shè)置有與流體腔 109相連通的通孔103,調(diào)溫流體(如氦氣)可通過該通孔103通入流體腔109內(nèi),并由傳導(dǎo)孔112進(jìn)入微小空隙111。在使用現(xiàn)有的機(jī)械卡盤時(shí),調(diào)溫流體從卡盤102上設(shè)置的103進(jìn)入托盤101和卡盤102之間的流體腔109,調(diào)溫流體經(jīng)過托盤101上的傳導(dǎo)孔112到達(dá)晶片107的下表面以與晶片107進(jìn)行熱交換;但是由于壓差作用,大部分調(diào)溫流體通過平行于托盤101下表面和卡盤102上表面的徑直路徑流出流體腔109,使得相當(dāng)大部分氦氣并沒有參與熱交換就離開流體腔109進(jìn)入工藝腔室,導(dǎo)致機(jī)械卡盤對晶片107的溫度控制效果差;進(jìn)一步地,雖然通入過量調(diào)溫流體能夠增加參與熱交換的調(diào)溫流體量,改善對晶片107的調(diào)溫效果,但這種處理方式將導(dǎo)致更多的調(diào)溫流體進(jìn)入工藝腔室,不僅造成了調(diào)溫流體的嚴(yán)重浪費(fèi),還污染了晶片107的表面、損害了晶片107的制程質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)施例的目的是提供一種機(jī)械卡盤和刻蝕機(jī),用于解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械卡盤對晶片的溫度控制的效果差、且氦氣浪費(fèi)嚴(yán)重的技術(shù)問題。為解決上述問題,本實(shí)施例提供了一種機(jī)械卡盤,包括托盤和卡盤,該托盤和卡盤之間設(shè)置有流體腔,其特征在于,還包括用于阻止調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔的控流結(jié)構(gòu);所述控流結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述托盤和所述卡盤的圓周而設(shè)置,并分別與所述托盤和所述卡盤連接。其中,所述控流結(jié)構(gòu)包括分別交錯設(shè)置在所述托盤和卡盤上的兩個(gè)凸件,所述兩個(gè)凸件的高度之和大于所述托盤和卡盤之間的距離,且所述兩個(gè)凸件所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。其中,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的凸件和凹槽,所述凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述凸件設(shè)置在所述托盤上,所述凹槽設(shè)置在所述卡盤上,且所述凸件和凹槽所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。其中,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的凸件和凹槽,所述凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述凹槽一個(gè)設(shè)置在所述托盤上,所述凸件設(shè)置在所述卡盤上,且所述凸件和凹槽所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。其中,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的凸件和直角缺口,所述凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述凸件設(shè)置在所述托盤上,所述直角缺口設(shè)置在所述卡盤上,且所述凸件和直角缺口所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。其中,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的凸件和直角缺口,所述凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述直角缺口設(shè)置在所述托盤上,所述凸件設(shè)置在所述卡盤上,且所述凸件和直角缺口所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。其中,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的弧形凸件和弧形缺口,所述弧形凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述弧形凸件設(shè)置在所述托盤上,所述弧形缺口設(shè)置在所述在卡盤上,所述弧形凸件和弧形缺口之間的控流道阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。其中,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的弧形凸件和弧形缺口,所述弧形凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述弧形缺口設(shè)置在所述托盤上,所述弧形凸件設(shè)置在所述卡盤上,所述弧形凸件和弧形缺口之間的控流道阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。其中,所述控流結(jié)構(gòu)包括兩相互嵌套的弧形結(jié)構(gòu),且兩所述弧形結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。其中,所述弧形結(jié)構(gòu)為C形。其中,所述凸件和凹槽分別為相適配的弧形凸件和弧形凹槽。其中,所述弧形凸件和弧形凹槽分別為C形的弧形凸件和C形的弧形凹槽。本實(shí)施例還提供了一種刻蝕機(jī),其中,包括工藝腔室、真空泵、上電極、下電極和上述任意一項(xiàng)所述的機(jī)械卡盤,所述機(jī)械卡盤設(shè)置于所述工藝腔室內(nèi)以用于承載待加工晶片。本發(fā)明所提供的機(jī)械卡盤及刻蝕機(jī),通過在機(jī)械卡盤中所設(shè)置的用于阻止調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔的控流結(jié)構(gòu),使得調(diào)溫流體能與放置于托盤上的晶片背面充分接觸,以提高熱交換的效率和速度,而且減少了氦氣從流體腔中流進(jìn)工藝腔室的流出量,有利于提高機(jī)械卡盤所在的工藝腔室的純凈度。
圖1為現(xiàn)有的機(jī)械卡盤的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第二具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第三具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第四具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖6為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第五具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意5
圖7為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第六具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖8為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第七具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖9為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第八具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖10為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第九具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;圖11為本發(fā)明提供的刻蝕機(jī)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖2為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,本實(shí)施例機(jī)械卡盤包括托盤101、卡盤102和控流結(jié)構(gòu),在實(shí)際應(yīng)用中,托盤101和卡盤102通常為圓形,通過卡盤102上的通孔103將調(diào)溫的氦氣傳送到托盤101和卡盤102之間的流體腔109,控流結(jié)構(gòu)的組件分別設(shè)置在固定托盤101和卡盤102上,并環(huán)繞托盤101和卡盤102 的圓周,用于改變氦氣流出流體腔109時(shí)的方向,從而阻止氦氣徑直流出流體腔109 ;在本實(shí)施例中,控流結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)凸件104,凸件104分別固定在托盤101和卡盤102上,并環(huán)繞托盤101和卡盤102圓周,兩個(gè)凸件104之間的位置交錯設(shè)置,托盤101上凸件104設(shè)置在卡盤102上的凸件104的外側(cè),其中,托盤101上的凸件104的高度為H,102上的凸件104 高度為H,兩個(gè)凸件104的高度之和大于托盤101或卡盤102之間的流體腔109的高度,兩個(gè)凸件104之間的空隙為控流道105,控流道105改變了氦氣從流體腔109中的流出方向, 阻止氦氣在平行于托盤101或卡盤102的表面的徑直路徑上徑直流出流體腔109,使氦氣能與放置在托盤101上的晶片107背面充分接觸,避免氦氣從流體腔109中快速流出,以提高熱交換的效率,實(shí)現(xiàn)其對晶片107有效控溫的目的,而且減少了氦氣從流體腔109進(jìn)入工藝腔室的流量,有利于提高機(jī)械卡盤所在的工藝腔室的純凈度。圖3為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第二具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示,與圖2 所示的機(jī)械卡盤的結(jié)構(gòu)不同的是,在本實(shí)施例中,將托盤101上的凸件104設(shè)置在卡盤102 上的凸件104的內(nèi)側(cè),兩個(gè)凸件104的高度之和大于流體腔109的高度。圖4為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第三具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。與圖2或圖3不同的是,本實(shí)施例中的控流結(jié)構(gòu)包括兩相互嵌套的弧形結(jié)構(gòu)110,兩個(gè)弧形結(jié)構(gòu)110所構(gòu)成的控流道105阻止調(diào)溫流體氦氣徑直流出流體腔109,弧形結(jié)構(gòu)110可以為C形,也可以為其它曲線形,如波浪形或者較復(fù)雜的回環(huán)曲線等。圖5為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第四具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示,凸件 104固定在托盤101上,凸件104的高度H大于流體腔109的高度,在卡盤102圓周上設(shè)置有與凸件104相適配的直角缺口,凸件104和直角缺口組成控流結(jié)構(gòu),直角形凹入和凸件 104之間的空隙為控流道105,在實(shí)際應(yīng)用中,也可在凸件104上固定卡盤102,在托盤101 圓周上設(shè)置有與凸件104相適配的直角缺口,通常將控流道105的寬度L設(shè)置在0. Imm量級??亓鞯?05可阻止氦氣在平行于托盤101或卡盤102的表面的徑直路徑上徑直流出流體腔109,以避免氦氣沿流體腔109中快速流出,進(jìn)而可使得氦氣能夠與晶片107背面充分接觸,實(shí)現(xiàn)其對晶片107有效控溫的目的,而且減少了氦氣從流體腔109中流進(jìn)工藝腔室的流出量,有利于提高機(jī)械卡盤所在的工藝腔室的純凈度。圖6為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第五具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示,與圖5不同的是,本實(shí)施例中的控流結(jié)構(gòu)由弧形凸件104和弧形缺口組成,例如可以是由C形凸件104和C形缺口組成,C形凸件104設(shè)置在托盤101的圓周上,C形缺口設(shè)置在卡盤102 的圓周上,以延長形凸件104和C形缺口構(gòu)成的控流道105的長度,進(jìn)一步阻止氦氣在平行于托盤101或卡盤102的表面的徑直路徑上徑直流出流體腔109,在實(shí)際應(yīng)用中,也可以將 C形凸件104設(shè)置在卡盤102的圓周上,C形缺口設(shè)置在托盤101的圓周上。圖7為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第六具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示,在本實(shí)施例機(jī)械卡盤中,凸件104固定在托盤101上,在卡盤102上設(shè)置有與凸件104相適配的凹槽,該凹槽是由固定在卡盤102表面上的兩個(gè)凸件104組成,托盤101上的凸件104與卡盤 102上的凸件104的高度之和小于流體腔109的高度,使凸件104嵌套在凹槽中,凸件104 和凹槽組成控流結(jié)構(gòu),凹槽和凸件104之間的空隙為控流道105 ;在實(shí)際應(yīng)用中,也可以將凹槽設(shè)置在托盤101上,將與之相適配的凸件104設(shè)置在卡盤102上。圖8為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第七具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示,與圖 7不同的是,在本實(shí)施例機(jī)械卡盤的控流結(jié)構(gòu)的凹槽凹入卡盤102的表面,凸件104和凹槽組成控流結(jié)構(gòu),凸件104的高度大于流體腔109的高度,凹槽和凸件104之間的空隙為控流道 105。圖9為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第八具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示,在本實(shí)施例中的機(jī)械卡盤,與圖8不同的是,凸件104設(shè)置在卡盤102上,凹槽凹入托盤101的表面,凹槽和凸件104組成控流結(jié)構(gòu),凸件104的高度大于流體腔109的高度,使凸件104 嵌套在凹槽中,凹槽和凸件104之間的空隙為控流道105。圖10為本發(fā)明提供的機(jī)械卡盤第九具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在實(shí)際應(yīng)用中,如圖10所示,在本實(shí)施例中的機(jī)械卡盤,與圖7、圖8或圖9不同的是,本實(shí)施例中的凸件104 為弧形凸件,凹槽為相應(yīng)的弧形凹槽,凸件104嵌套在凹槽中,例如可以是由C形凸件104 和C形凹槽組成,C形凸件104設(shè)置在托盤101上,C形凹槽設(shè)置在卡盤102的圓周上,以延長C形凸件104和C形凹槽組成的控流道105的長度,可進(jìn)一步阻止氦氣在平行于托盤 101或卡盤102的表面的徑直路徑上徑直流出流體腔109 ;在實(shí)際應(yīng)用中,也可以將C形凸件104設(shè)置在卡盤102上,將C形凹槽設(shè)置在托盤101的圓周上。在實(shí)際應(yīng)用中,還可以在流體腔內(nèi)設(shè)置溫度計(jì)、氣壓計(jì)和流量計(jì),實(shí)時(shí)獲得氦氣的溫度、壓強(qiáng)和流量,有利于根據(jù)氦氣的溫度、壓強(qiáng)和流量等參數(shù)來調(diào)整其流量等,以更精確地調(diào)整和控制晶片的溫度。上述各實(shí)施例所提供的機(jī)械卡盤,通過其所設(shè)置的用于阻止調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔的控流結(jié)構(gòu),使得調(diào)溫流體能與放置于托盤上的晶片背面充分接觸,以提高熱交換的效率和速度,而且減少了氦氣從流體腔中流進(jìn)工藝腔室的流出量,有利于提高機(jī)械卡盤所在的工藝腔室的純凈度。圖11為本發(fā)明提供的刻蝕機(jī)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖11所示,本實(shí)施例刻蝕機(jī)包括工藝腔室50、真空泵60、上電極和機(jī)械卡盤,所述機(jī)械卡盤可以采用上述機(jī)械卡盤實(shí)施例的任意一種結(jié)構(gòu),機(jī)械卡盤設(shè)置于工藝腔室50內(nèi)以用于承載待加工晶片,并對待加工晶片進(jìn)行控溫,在本實(shí)施例中,機(jī)械卡盤采用圖3所示的結(jié)構(gòu),在刻蝕晶片107的過程中,真空泵60抽取工藝腔室50中的氣體,以保持工藝腔室50的真空度,避免晶片107等被雜質(zhì)氣體污染。
本實(shí)施例中,通過機(jī)械卡盤的控流結(jié)構(gòu)中的控流道阻止氦氣徑直流出流體腔,使氦氣能與放置在托盤上的晶片充分接觸,以提高熱交換的效率和速度,實(shí)現(xiàn)對晶片控溫的目的,而且減少了氦氣從流體腔進(jìn)入工藝腔室的流量,有利于提高機(jī)械卡盤所在的工藝腔室的純凈度,避免晶片表面被污染??梢岳斫獾氖牵陨蠈?shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原來而采用的示例性實(shí)施方式,然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下,可以做出各種變型和改進(jìn),這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械卡盤,包括托盤和卡盤,該托盤和卡盤之間設(shè)置有流體腔,其特征在于,還包括用于阻止調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔的控流結(jié)構(gòu);所述控流結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述托盤和所述卡盤的圓周而設(shè)置,并分別與所述托盤和所述卡盤連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述控流結(jié)構(gòu)包括分別交錯設(shè)置在所述托盤和卡盤上的兩個(gè)凸件,所述兩個(gè)凸件的高度之和大于所述托盤和卡盤之間的距離,且所述兩個(gè)凸件所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的凸件和凹槽,所述凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述凸件設(shè)置在所述托盤上,所述凹槽設(shè)置在所述卡盤上,且所述凸件和凹槽所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的凸件和凹槽,所述凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述凹槽一個(gè)設(shè)置在所述托盤上, 所述凸件設(shè)置在所述卡盤上,且所述凸件和凹槽所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的凸件和直角缺口,所述凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述凸件設(shè)置在所述托盤上, 所述直角缺口設(shè)置在所述卡盤上,且所述凸件和直角缺口所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的凸件和直角缺口,所述凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述直角缺口設(shè)置在所述托盤上,所述凸件設(shè)置在所述卡盤上,且所述凸件和直角缺口所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的弧形凸件和弧形缺口,所述弧形凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述弧形凸件設(shè)置在所述托盤上,所述弧形缺口設(shè)置在所述在卡盤上,所述弧形凸件和弧形缺口之間的控流道阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述控流結(jié)構(gòu)包括相適配的弧形凸件和弧形缺口,所述弧形凸件的高度大于所述托盤和卡盤之間的距離;所述弧形缺口設(shè)置在所述托盤上,所述弧形凸件設(shè)置在所述卡盤上,所述弧形凸件和弧形缺口之間的控流道阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述控流結(jié)構(gòu)包括兩相互嵌套的弧形結(jié)構(gòu),且兩所述弧形結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的控流道用于阻止所述調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述弧形結(jié)構(gòu)為C形。
11.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述凸件和凹槽分別為相適配的弧形凸件和弧形凹槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)械卡盤,其特征在于,所述弧形凸件和弧形凹槽分別為C 形的弧形凸件和C形的弧形凹槽。
13.—種刻蝕機(jī),其特征在于包括工藝腔室、真空泵、上電極和權(quán)利要求1-12任意一項(xiàng)所述的機(jī)械卡盤,所述機(jī)械卡盤設(shè)置于所述工藝腔室內(nèi)以用于承載待加工晶片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)械卡盤和使用該機(jī)械卡盤的刻蝕機(jī),其中,所述機(jī)械卡盤包括托盤和卡盤,該托盤和卡盤之間設(shè)置有流體腔,且該機(jī)械卡盤還包括用于阻止調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔的控流結(jié)構(gòu);所述控流結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述托盤和所述卡盤的圓周而設(shè)置,并分別與所述托盤和所述卡盤連接。本實(shí)施例中,通過在機(jī)械卡盤中所設(shè)置的用于阻止調(diào)溫流體徑直流出所述流體腔的控流結(jié)構(gòu),使得調(diào)溫流體能與放置于托盤上的晶片背面充分接觸,以提高熱交換的效率和速度,而且減少了氦氣從流體腔中流進(jìn)工藝腔室的流出量,有利于提高機(jī)械卡盤所在的工藝腔室的純凈度。
文檔編號H01L21/00GK102403255SQ20101028475
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者何楨 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司